船舶四桨布局对水动力相互干扰的分析研究

针对一艘四桨推进的船舶,采用CFD数值仿真方法,分别模拟内、外桨位置变化后主船体及螺旋桨周围的流场,分析螺旋桨的布局,尤其是内、外桨横向、纵向距离的变化对螺旋桨推力系数、转矩系数、以及敞水效率的影响,提出船舶四桨布局的优化方向,给出四桨船布局优化的建议。     

大型船舶混合吊舱对转桨与船体相互干扰特性研究

对一艘75kDWT油船的裸船体阻力在采用常规桨和混合吊舱对转桨这两种情况下的水动力性能进行了CFD评估,从船-桨-舵受力、自航因子以及船后尾流场等方面进行对比,分析对转桨与船体相互干扰特性。计算结果表明,设计航速工况下,采用混合吊舱对转桨推进方式较单桨推进方式时的船后螺旋桨收到功率下降16%左右。这主要是因为对转桨的扭矩较单桨低,且对转桨推进方式下的船身效率和螺旋桨敞水效率较单桨高。     

日本邮船开发节油装置成功安装在500艘船上

正日本邮船(NYK)集团公司、MTI有限公司和常石控股公司联合开发了节油装置MT-FAST。自2008年以来,已安装在500艘船上,节省约447 000吨燃料,减少二氧化碳排放约1 341 000吨。运营数据证明,该装置有效节省燃料。MT-FAST是一种多叶片装置,其可附装于船体上以提高螺旋桨的推进效率。当发动机旋转螺旋桨使船只向前移动时,螺旋桨吸入其前面的水并推动那水向后,从而产生推动船只向前的压力。然而,当把旋转动力转换成推进动力时,就产生降低推进效率的回旋流。MT-FAST附装在其螺旋桨     

推进轴系回旋振动对船体尾部振动影响分析

船舶在航行过程中,螺旋桨在不均匀的伴流场中工作产生周期性的弯曲力矩作用在螺旋桨轴上,使推进轴系在螺旋桨或转轴上旋转的横向力矩作用下,旋转轴绕其静平衡曲线产生振动,从而出现回旋振动现象,而严重的轴系回旋振动引起轴承反力的动力放大而引起船体尾部结构的振动。本文对一艘尾部结构振动严重的船舶进行了推进轴系回旋振动计算分析及实船振动测量验证,分析了推进轴系回旋振动对船体尾部结构振动影响,通过更换尾管前轴承、调整中间轴承的位置,解决了轴系回旋振动引起的船体尾部结构严重振动问题,为解决类似船体尾部振动问题分析提供参考。     

推进轴系回旋振动对船体尾部振动影响分析

船舶在航行过程中,螺旋桨在不均匀的伴流场中工作产生周期性的弯曲力矩作用在螺旋桨轴上,使推进轴系在螺旋桨或转轴上旋转的横向力矩作用下,旋转轴绕其静平衡曲线产生振动,从而出现回旋振动现象,而严重的轴系回旋振动引起轴承反力的动力放大而引起船体尾部结构的振动.本文对一艘尾部结构振动严重的船舶进行了推进轴系回旋振动计算分析及实船振动测量验证,分析了推进轴系回旋振动对船体尾部结构振动影响,通过更换尾管前轴承、调整中间轴承的位置,解决了轴系回旋振动引起的船体尾部结构严重振动问题,为解决类似船体尾部振动问题分析提供参考.     

肥大型船整流附体的性能研究

肥大型船从船舯到船艉,船体的横剖面形状及其面积变化剧烈,从而导致在桨盘面处产生"钩"状或"兔耳"状的舭涡,通过加装整流附体的方式来改善桨盘面处的伴流分布,对于螺旋桨的减震降噪、螺旋桨推进效率的提高是一种有效的措施。基于CFD技术,在准确预报了某肥大型船伴流场的基础上,参考流经桨盘面的三维流线绕船体分布的特点,分别设计了螺旋桨前置导管、补偿导管和整流鳍,预报并分析了各附体对船体尾流场的影响,分析了整流附体的工作机理,比较了工作于各附体伴流场中螺旋桨的效率。计算结果显示,加装整流附体后,桨盘面处的舭涡消失了,并且三种附体对螺旋桨的效率都有显著的提升。     

国外科技动态

船体可分离的船 据外刊报道,英国国际海深数据公司(MDI)在经过极其深入的可行性研究后,制造出一艘可以一分为两的船舶。这艘登记吨位为1796立方米的船,是由2个可以在船体正中60米长度上分开的孪生船体组成。每个船体可分为6米宽、3.4米深和满载时吃水深度为2.8米的独立驳船,每艘驳船有自己的推进系统和安装在起重器上以便从桥下通过的驾驶室。     

9万吨级散货船消涡鳍设计与节能效果验证

消涡鳍(hub vortex absorbed fins,HVAF)是一种船舶推进器水动力节能装置,用来回收螺旋桨毂涡能量。它由一组安装在螺旋桨导流帽上的小叶片组成,叶片数与桨叶数相同。论文以一艘9万吨级散货船为研究对象,开展了消涡鳍设计、CFD节能效果评估、模型试验验证和实船营运节能效果分析。CFD评估表明,加装消涡鳍后,螺旋桨的效率提高2.2%。模型试验显示,加装消涡鳍后螺旋桨的效率可提高2.7%。由实船运营数据分析可知,与未安装消涡鳍的一艘姊妹船相比,加装消涡鳍可节能4%以上。     

船桨舵间距对推进效率影响的试验与数值研究

为了实现节能减排,需要使用各种手段降低船舶阻力和提高螺旋桨推进效率,论文基于一型支线型集装箱船开展快速性模型试验和数值模拟,探讨船体、螺旋桨和舵三者间距变化对推进效率的影响。研究结果表明,减少螺旋桨与舵的间距有利于提高螺旋桨推进效率;整体往后移动螺旋桨和舵也有利于提高螺旋桨推进效率。数值模拟结果与模型试验结果在应用方案的比较上两者具有良好的一致性。因此数值模拟可作为模型试验的补充,有利于捕捉更佳的布置方案。     

螺旋桨纵向位置对推进性能的影响

本文通过三艘单桨船模自航试验,探讨了螺旋桨纵向位置对推进性能的影响。研究结果表明,适当地选择螺旋桨的纵向位置,可以改善其与船尾和舵之间的配合.收到较好的节能效果。一般说来,螺旋桨后移对提高推进效率是有利的。     

船舶技术

日本建成波力推进船日本常石造船公司福山造船厂建造了一艘新型的波力推进船。这种波力推进船的船体前方     

江海联运超浅吃水船型若干性能问题的研究

本文通过船模试验探讨了一艘千吨级江海联运船的浅水效应,得到了浅水中有效马力增加、推进效率降低和船舶产生下沉和纵倾的一些规律,还用理论方法估算了该船在海浪中的各种耐波性指标,得出螺旋桨出水次数多是此类船型存在的突出问题,并从设计角度提出了改进措施。     

40万吨矿砂船全船和局部振动研究

通过有限元法对一艘40万吨矿砂船进行了全船和局部的振动性能预报。在预报过程中通过流固耦合方法添加附连水,用界面位移综合法进行局部模态分析,并用Holden法加载螺旋桨激励。计算中发现:因为主机未加横撑而引起的船体多处剧烈振动。最终提出了添加横撑的方案。该方案能使40万吨矿砂船振动性能改良,满足ISO6954标准。     

科海拾贝

日前,日本钢管造船公司研究开发成功利用流体力学原理来降低船舶阻力——新型的“NOPS”偏心螺旋桨船。 这种“NOPS”船型主要是在艉部破坏原有的涡流结构,利用螺旋桨向一侧偏移,使合成涡流的方向与螺旋桨的旋转方向相同,从而可达到提高螺旋桨推力的目的。由于单螺旋桨一般均采用右旋,因此,“NOPS”型船的螺旋桨均向右舷偏移。 这种“NOPS”船型具有的功能:一、在一定航速下有利於船舶选用较大的方形系数C_b;二、节能可达3％～9％;三、不需要改变船体原来的线型和结构设计方案;四、操纵性几乎与普通中心螺旋桨船相同。但机舱布置和轴系设计需稍作修改。 目前,这种船型已成功地应用於大型油轮(VLCC)和大型液化天然气运输船(LNG)。     

采用万向节偏移传动螺旋桨提高船舶推进效率的方法

本文首先指出，历来船舶的推进系统采用桨－轴－机三位一直线且它们的公共轴心线都几乎平行行船舯的传动方式，存在着推进效率低等，问题，而从实际出发采用万向节偏移传动螺旋桨的方法，可使单桨船的推进效率提高７％－１０％，双桨船的推进效率提高５％左右。     

破冰船推进功率与破冰能力的匹配性分析

为探索一套简便快捷用于分析破冰船推进功率与破冰能力匹配性的方法,利用ABS规范对4艘不同等级的破冰船进行最小推进功率计算,并以此为依据开展破冰工况螺旋桨设计.最后考虑船形状、船体参数、螺旋桨推力以及冰的物理性能,基于ЦайЛ.Г半经验破冰厚度公式估算了 4艘破冰船的破冰厚度,对比估算的破冰厚度与实船破冰能力之间的偏差＜30％.研究表明,本文探索的推进功率与破冰能力匹配性分析方法实际可行,可为破冰船设计者提供一定参考.     

螺旋桨空泡与脉动压力及振动特性研究

为了提高螺旋桨效率,在船舶螺旋桨设计中通常会增大桨叶梢部载荷。桨叶在旋转过程中不断地重复进入和退出船体尾流场,使得梢涡空泡容易发生猝发(bursting)现象;另外由于尺度效应的存在使得梢涡空泡在实船螺旋桨上比模型试验观测到的更为强烈,猝发现象更容易发生并且更为剧烈;当梢涡空泡猝发产生时将引起脉动压力高阶量或宽带谱的增大,从而引起相应的船体振动或严重的噪声。本文通过对3 600箱集装箱船实船螺旋桨梢涡空泡猝发现象与脉动压力、振动等特性关系的分析,研究了螺旋桨梢涡空泡猝发引起的脉动压力高阶量或宽带谱特性以及相应的振动等特性。结果表明:船体振动宽带谱特性与螺旋桨梢涡空泡的猝发有关;螺旋桨梢涡空泡猝发引起的船体振动高阶量特性比脉动压力高阶量更为强烈。     

日本建成波力推进船

日本常三等造船公司福山造船厂建造了一艘新型的波力推进船。这种船的船体前方安装有两个水下旋转翼，吸收波浪垂直运动产生的动力推动船体前进，并且不受波浪方面的影响。该船全长9.5米，型宽3.5米，平均时速约5.5公里，最快时速可达10公里。     

双导管螺旋桨船的艉部振动与治理

本文基于某双导管螺旋桨船船体的线型特点，详尽分析了该船在试航中产生振动的原因；并通过模型试验进一步证实该船振动的成因主要是由于螺旋桨在不均匀流场中运转时产生的激振力所致。在实船已经建成，船体线型无法修改的情况下，在艉部设计并加装整流鳍，改善了该船桨盘面伴流分布的不均匀性，从而降低由螺旋桨脉动压力所引起的剧烈振动，使该船最终得以顺利交船。     

应用涡流发生器抑制联体涡空泡研究

为解决某散货船螺旋桨模型空泡试验中发现的桨一船联体涡空泡,以及由此而引起的船体强烈振动,文中通过试验进行了涡流发生器控制桨一船联体涡空泡的应用研究.研究结果表明:船体周围的流动是造成桨一船联体涡空泡的主要原因,通过改变桨的设计不能根本解决问题;通过安装适当的涡流发生器能够成功抑制桨一船联体涡空泡的产生,并使螺旋桨空泡诱导的船体脉动压力减小1/2～1/3左右.